Своими руками

Вертикальный плоттер для рисования на бумаге большого формата

Вертикальный плоттер для рисования на бумаге большого форматаВертикальный плоттер для рисования на бумаге большого форматаВертикальный плоттер для рисования на бумаге большого форматаВ этой статье мастер расскажет нам, как можно построить V-Plotter который очень точно передает изображения на бумаге больших форматов. Такой плоттер будет интересен большому количеству людей ведь с помощью него можно как нарисовать портрет, так и начертить схему на листах большого размера. С плоттером можно использовать бумагу формата А1 и меньше.
Давайте посмотрим небольшое видео с демонстрацией работы плоттера.

Инструменты и материалы:- Arduino Mega 2560;-RAMPS 1.4 Контроллер;-Модуль шагового драйвера A4988, 2 шт.;-Шаговый двигатель NEMA 17 – 2 шт;-Серводвигатель SG90;-Доска размером 780×1200 мм;-GT2 6мм ремень 2000мм;-GT2 Шкив ГРМ 80 зубов – 2 шт;-Коннектор для кабеля XH 2,54 мм – 4P 20 см двойной разъем для проводного кабеля;-Ленточный кабель 2 метра x 8P;
-Двухжильный провод 2 метра;
-Пустая пластиковая катушка;
-Кабельный ввод диаметром 8-12 мм;-16шт круглых неодимовых магнитов 10мм х 2мм;
-Кабель для программирования Arduino длиной 1,8 м;
-Крепеж;
-Бумага формата А1;
Шаг первый: о плоттере
V-Plotter – это своего рода плоттер с ЧПУ, который рисует текст и изображения, перемещая перо по вертикальной поверхности. Он имеет простую механическую конструкцию, в том числе:
Одна доска.
Два шаговых двигателя со шкивами и ремнями.
Микро-сервопривод подъема ручки.
Пара противовесов.
У мастера была классная доска размером 780 x 1200 мм, которой его дети больше не пользуются. Именно ее он и использует в качестве основания конструкции.
Размеры плоттера следующие:
Ширина: 550 мм.
Высота: 800 мм.
Длина ремня: 1000 мм.
Вертикальный плоттер для рисования на бумаге большого форматаШаг второй: подготовка доски
Классная доска, включая алюминиевую рамку имеет размер 780 x 1200 мм. Толщина доски 30 мм. С одной стороны, по углам сверлит отверстия для шаговых двигателей. Расстояние между центрами двух отверстий 600 мм.
Вертикальный плоттер для рисования на бумаге большого форматаВертикальный плоттер для рисования на бумаге большого форматаС обратной стороны доски устанавливает шаговые двигатели.
Вертикальный плоттер для рисования на бумаге большого форматаУстанавливает на валы двигателей шкивы. Шкив имеет 80 зубьев. Шаг зубьев шкива GT2 80 составляет 2 мм на зуб, поэтому его диаметр равен 80×2 / PI = 50,955 мм.
Вертикальный плоттер для рисования на бумаге большого форматаСверлит 4 отверстия для крепления и устанавливает плату Arduino Mega 2560 + RAMPS 1.4 по центру верхней части доски.
Вертикальный плоттер для рисования на бумаге большого форматаШаг третий: сборка узла держателя ручки
Основными компонентами для сборки держателя ручки являются: фитинг, кабельный ввод, ремень и гайки.
Вертикальный плоттер для рисования на бумаге большого форматаВертикальный плоттер для рисования на бумаге большого форматаВертикальный плоттер для рисования на бумаге большого форматаСначала он разрезал 2-метровый ремень ГРМ на две части, каждая по 1 метру. На одной стороне ремня, с помощью кабельной стяжки, закрепил металлическую цепочку. На другой стороне ремня закрепил штуцер.
Вертикальный плоттер для рисования на бумаге большого форматаВнутрь катушки установил два кабельных ввода. Затем просверлил отверстия и установил четыре винта.
Вертикальный плоттер для рисования на бумаге большого форматаДальше приклеил сервопривод внизу пластиковой катушки (со стороны металлического кабельного ввода) и припаял 3 провода от сервопривода к контроллеру RAMPS 1.4. Наконец, на шкивы шагового двигателя навесили держатель ручки. Проверил перемещение узла.
Вертикальный плоттер для рисования на бумаге большого форматаВо время черчения держатель пера трясся и вибрировал, поэтому он немного доработал узел.
Добавил несколько противовесов – гайки М10.
Вертикальный плоттер для рисования на бумаге большого форматаЗакрепил пластиковую колесо диаметром 100 мм и толщиной 10 мм.
Вертикальный плоттер для рисования на бумаге большого форматаПриклеиваем сервопривод к колесу и регулирует рычаг сервопривода так, чтобы он находился как можно ближе к кончику пера.
Вертикальный плоттер для рисования на бумаге большого форматаУстанавливает карандаш и проверяет работу.
Вертикальный плоттер для рисования на бумаге большого форматаВертикальный плоттер для рисования на бумаге большого форматаПо словам мастера работа устройства стала намного лучше.
Шаг четвертый: подключение
Основными контроллерами вертикального плоттера являются Arduino Mega 2560 и RAMPS 1.4. Они управляют 2 шаговыми двигателями через драйверы A4988 и одним серводвигателем. Мастер приводит эскиз подключения устройства.
Вертикальный плоттер для рисования на бумаге большого форматаДля правильной работы плоттера два шаговых двигателя должны вращаться в противоположных направлениях, поэтому ему пришлось поменять местами провода правого двигателя. Подключаются шаговые двигатели левый на шильд X, правый на шильд Y.
RAMPS 1.4 имеет четыре штекерных разъема для подключения сервопривода: D11, D6, D5 и D4. Сервопривод подъема пера управляется штифтом D11.
Что касается источника питания сервопривода, он соединил контакты Vcc и 5V вместе с помощью перемычки. Разъемы 5V и Vcc для питания сервопривода расположены рядом с кнопкой RESET. Это позволить питать плату от платы Ардуино. На фото ниже стрелкой указано место установки перемычки.
Вертикальный плоттер для рисования на бумаге большого форматаДля программирования он использовал кабель от принтера HP длиной около 1,8 м. С обратной стороны доски закрепил кабель-канал и провода проложил в кабель канале.
Вертикальный плоттер для рисования на бумаге большого форматаВертикальный плоттер для рисования на бумаге большого форматаВертикальный плоттер для рисования на бумаге большого форматаВертикальный плоттер для рисования на бумаге большого форматаШаг пятый: прошивка
Для работы плоттера использовалась прошивка Makelangelo. Прошивку Makelangelo можно использовать во многих различных контроллерах и кинематических системах.
Поддерживаемые стили управления

#define POLARGRAPH       1  // polargraph like Makelangelo
#define TRADITIONALXY    3  // gantry 3 axis setup.
#define COREXY           2  // gantry CoreXY setup.
#define ZARPLOTTER       4  // 4 motor, x-shaped 2D motion
#define SKYCAM           5  // 4 motor, x-shaped 3D motion
#define DELTA            6  // 3 arm delta robot, rotary action.  untested.
#define STEWART          7  // 6 arm stewart platform, rotary action.  untested.
#define ARM3             8  // 3DOF palletizing robot arm.
#define SIXI             9  // 6DOF robot arm.
#define TRADITIONAL6    10  // 6 axis machine, no restrictions.
#define SCARA           11  // 2 axis SCARA.<br>

Поддерживаемые микроконтроллеры

#define BOARD_RUMBA        1  // Reprap discount Rumba board
#define BOARD_RAMPS        2  // Mega2560 + Ramps 1.4
#define BOARD_SANGUINOLULU 3  // Sanguinolulu
#define BOARD_TEENSYLU     4  // Teensylu
#define BOARD_WEMOS        5  // Wemos D1 R2 + CNC Shield v3 (see board_wemos.h)
#define BOARD_SIXI_MEGA    6  // Arduino Mega + custom shield for Sixi 2 robot
#define BOARD_CNCV3        7  // Mega2560 + CNC Shield v3
#define BOARD_ESP32        8  // ESP32 + Marginally Clever Polargraph PCB.

Мастер внес несколько изменений в прошивку Mekalangelo, чтобы она была совместима с данным плоттером.
-Параметры конфигурации для вертикального плоттера: “configure.h “.
– Тип плоттера: Polargraph
– Контроллер: Arduino Mega 2560 + RAMPS 1.4
– Нет ЖК-дисплея

//------------------------------------------------------------------------------
// Robot styles supported
//------------------------------------------------------------------------------
#define MACHINE_STYLE POLARGRAPH

//------------------------------------------------------------------------------
// LCD panels supported
//------------------------------------------------------------------------------
#define LCD_TYPE LCD_NONE

//------------------------------------------------------------------------------
// Microcontrollers supported
//------------------------------------------------------------------------------
#define MOTHERBOARD BOARD_RAMPS

-Параметры конфигурации для полярографа: “robot_polargraph.h ”
– Версия: MAKELANGELO_5
– С ручным подъемником.
– Без ЖК-дисплея – Без SDCard – Без концевых выключателей.

#define MACHINE_HARDWARE_VERSION   MAKELANGELO_5  // Change me
#define MACHINE_HAS_LIFTABLE_PEN
.................................................
#if MACHINE_HARDWARE_VERSION == MAKELANGELO_5
#ifndef MAX_SEGMENTS
#define MAX_SEGMENTS         (32)
#endif
//#define USE_LIMIT_SWITCH
//#define HAS_SD
//#define HAS_LCD
#endif

-Настройки шагового двигателя и шкива: “configMotors.h “.
– Он использовал шаговые двигатели NEMA 17 с углом шага: 1,8 °. Таким образом, количество шагов, необходимых для того, чтобы шаговые двигатели совершили 1 полный оборот: 200 шагов / оборот.
– Настройка микрошагов A4988: 1/16. (Драйвер A4988 позволяет увеличить это значение за счёт возможности управления промежуточными шагами и имеет пять режимов микрошага (1(полный), 1/2, 1/4, 1/8 и 1/16).)
Вертикальный плоттер для рисования на бумаге большого формата– В плоттере использовался ремень ГРМ GT2 с шагом 2 мм на зуб и шкивы GT2-80 с 80 зубьями. Значение 80×2 = 160 мм Шаг шкива означает длину окружности шкивов (диаметр шкива = 160 / PI = 50,9 мм) или расстояние перемещения зубчатых ремней, когда шаговые двигатели совершают 1 оборот.

#pragma once
/*
 * Motor settings shared between various kinematic systems
 */
// choose one of the following
#define NORMAL_MOTOR_STEPS   200  // 1.8 degrees per step

// stepper motor drivers can use microstepping to split steps into fractions of steps for greater precision.
// A4988 drivers (Marginallyclever.com default) use 16x.

#ifndef MICROSTEPS
#define MICROSTEPS           (16.0)
#endif

// Using GT2 timing belt, which has 2mm teeth.
// I also use GT2-80 pulleys which have 80 teeth.
// 80*2 means the pitch is 160.

#define PULLEY_PITCH         (160.0)

#if NORMAL_MOTOR_STEPS == 200
#define DEFAULT_FEEDRATE     (180.0)
#define DEFAULT_ACCELERATION (150.0)
#define DEGREES_PER_STEP     (1.8)
#endif
#if NORMAL_MOTOR_STEPS == 400
#define DEFAULT_FEEDRATE     (100.0)
#define DEFAULT_ACCELERATION (150.0)
#define DEGREES_PER_STEP     (0.9)
#endif

-Настройка контактов Arduino Mega 2560: “board_ramps.h “
Обратите внимание, что RAMPS 1.4 имеет четыре штекерных разъема сервопривода, привязанных к контактам D11, D6, D5 и D4. В данном устройстве использовался штифт D11 для управления сервоприводом подъема ручки.

#define MAX_BOARD_SERVOS          (1)   /* Default: 4 */
#define SERVO0_PIN                (11)   /* Default: 11 - Servo 1 */
#define SERVO1_PIN                (6)
#define SERVO2_PIN                (5)
#define SERVO3_PIN                (4)

Шаг шестой: программное обеспечениеПрограммное обеспечение Makelangelo – это компьютерный инструмент, содержащий все необходимое для настройки и экспорта файлов печати для вертикального плоттера. Он позволяет настраивать конфигурацию плоттера, размер бумаги, настройку сервопривода подъема пера. Кроме того, он также имеет встроенные инструменты для преобразования изображений в GCODE и отправки их контроллеру плоттера.
О том, как использовать программное обеспечение Makelangego, можно узнать здесь.
Откройте программное обеспечение Makelangelo и подключитесь к Arduino Mega 2560.
Дальше нужно проверить направление движения валов шаговых двигателей и расстояние перемещения.
Из раскрывающегося списка нужно выбрать “Manual Driving” и понажимать кнопки влево, вправо, вверх, вниз, с дополнительными расстояниями перемещения 1, 10, 100 мм.
Нажмите кнопки Pen up/ Pen down, чтобы проверить работу сервопривода.
Вертикальный плоттер для рисования на бумаге большого форматаДальше нужно открыть вкладку “Setting” и установить ряд настроек.
– Model: Makelangelo (Custom).
– Machine Width: 550 (mm).
– Machine Height: 800 (mm).
– Acceleration: 10 (mm/s²).
Вертикальный плоттер для рисования на бумаге большого форматаУстанавливает размер бумаги и поля.
Вертикальный плоттер для рисования на бумаге большого форматаНастраивает перо и скорость рисования. Подъем ручки вверх / вниз можно откалибровать, регулируя значения угла сервопривода, скорость подъема и кнопки ” Test “.
Дальше нужно нажать на “Generate art”, выбрать график и настроить дополнительные параметры по усмотрению.
Затем нужно нажать «Open File «, чтобы выбрать изображения. Программное обеспечение Makelangelo может конвертировать изображения JPG, PNG, BMP, GIF или DXF / SVG в GCODE в нескольких стилях формата преобразования.
Шаг седьмой: тестирование
Мастер написал https://content.instructables.com/ORIG/FAH/W2EW/KJ2UV8P2/FAHW2EWKJ2UV8P2.xls для имитации вертикального плоттера.
Вертикальный плоттер для рисования на бумаге большого форматаНужно ввести координаты X, Y, и шаблон Excel будет моделировать положение пера, а также длину ремня от шкивов до пера и от шкивов до противовесов.
Чтобы провести первый тест, мастер щелкнул встроенную функцию “Generate art”, далее “Your message here”. В раскрывающемся списке, выбирает размер и шрифт, набирает сообщение (надпись) и нажимает “Start”.
Вертикальный плоттер для рисования на бумаге большого форматаНиже результат.
Вертикальный плоттер для рисования на бумаге большого формата


Протестировал фигуры “Lissajous” из вкладки “Generate art”.
Вертикальный плоттер для рисования на бумаге большого форматаТестирует фигуру “Spirograph”.
Вертикальный плоттер для рисования на бумаге большого форматаРисунок после раскрашивания вручную.
Вертикальный плоттер для рисования на бумаге большого форматаДальше мастер попытался нарисовать портрет.
Вертикальный плоттер для рисования на бумаге большого форматаРезультат отличный.
Вертикальный плоттер для рисования на бумаге большого форматаДля работы с фото нужно экспортировать изображение в формате DXF / SVG из Inkscape с расширениями штриховки, затем открыть этот файл DXF / SVG в Makelangelo, просто нажав «Пуск» для выполнения.
Вертикальный плоттер для рисования на бумаге большого форматаВсе готово.
Вертикальный плоттер для рисования на бумаге большого форматаВертикальный плоттер для рисования на бумаге большого форматаВертикальный плоттер для рисования на бумаге большого форматаВертикальный плоттер для рисования на бумаге большого форматаНекоторые моменты сборки плоттера, а также демонстрацию его работы можно посмотреть на видео.

Подборки: Вертикальный плоттер Ардуино

Apr

Только те, кто предпринимают абсурдные попытки, смогут достичь невозможного. - Альберт Эйнштейн

Follow us

Don't be shy, get in touch. We love meeting interesting people and making new friends.